[发明专利]一种利用摄像头捕捉涡致振动的装置和方法

说明书

本发明属于涡致振动预测技术领域，且公开了一种利用摄像头捕捉涡致振动的装置和方法，包括设置于拖曳水池中并能水平位移的支撑架，所述支撑架的顶部安装有压力传感器，所述压力传感器通过夹持器连接有圆柱体，所述圆柱体的下游160d内设置有若干台相机，所述圆柱体外100d内也设置有若干台相机。本发明通过采用相机捕捉涡致振动的方式简便，装置简单，操作便捷，且分析系统完备，工作可靠，可以准确预测该处的截面水动力系数。与传统的应变片和加速度计测量柔性圆柱VIV实验相比，光学跟踪系统提供了时间和空间上的密集和直接测量模型位移响应，可靠性和测量效率均有明显提升。

技术领域

本发明属于涡致振动预测技术领域，具体为一种利用摄像头捕捉涡致振动的装置和方法。

背景技术

涡致振动现象广泛的出现在各类工程应用中，例如悬挂的电线在风中振动、海洋立管和电缆在海洋中振荡等。在海洋工程中，如果不对涡致振动加以预测和解决，那么其将在立管系统中产生广泛的疲劳损伤，但是针对涡致振动的预测十分具有挑战性，本申请采用运动相机并通过水下环境对涡致振动进行模拟预测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用摄像头捕捉涡致振动的装置和方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用摄像头捕捉涡致振动的装置和方法，包括设置于拖曳水池中并能水平位移的支撑架，所述支撑架的顶部安装有压力传感器，所述压力传感器通过夹持器连接有圆柱体，所述圆柱体的下游160d内设置有若干台相机，所述圆柱体外100d内也设置有若干台相机。

优选的，所述圆柱体的总浸水长度为97％，所述圆柱体拖曳产生0.05-0.46m/s的均匀来流。

优选的，包括以下步骤：

S1.将不同位置的若干个相机通过水下照明灯做背景照明同步，将圆柱体在拖曳水池内拖行，利用模型下游的相机测量CF振动，模型外的相机测量IL振动；

S2.将相机捕捉的彩色图像转换为黑白图，通过团块分析，在当前帧中检测目标的质心和包围盒，然后执行轨迹预测和分配；

S3.以像素为单位对测量的标记点运动进行校准，并得到沿模型无量纲振动幅值。

优选的，像素的分辨率和圆柱体中心距离的变化关系为：R＝A+Bx，其中x为相机与圆柱体中心的距离，A为0.0009，B为0.003961，R为像素分辨率。

本发明的有益效果如下：

本发明通过采用相机捕捉涡致振动的方式简便，装置简单，操作便捷，且分析系统完备，工作可靠，可以准确预测该处的截面水动力系数。与传统的应变片和加速度计测量柔性圆柱VIV实验相比，光学跟踪系统提供了时间和空间上的密集和直接测量模型位移响应，可靠性和测量效率均有明显提升。

附图说明

图1为本发明圆柱体侧面的三个相机分布示意图；

图2为本发明圆柱体的下游五个相机分布示意图；

图3为本发明下游和侧面的相机分布距离示意图；

图4为本发明多相机光学测量系统成像过程和运动轨迹方法流程图。

图中：1、支撑架；2、压力传感器；3、圆柱体；4、相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。